尤尼茨基的人造轨道环复合体及其实现方法与流程

1.本发明涉及空间科学领域，尤其涉及太空工业化领域，并且直接涉及在宇宙空间周围放置和移动各种物体的设施。它被设计成解决工业规模体积中的许多地理问题，例如，将地球工业的环境有害部分放置在临近空间中，以及规范行星气候并在太空中进行研究和开发、特殊目的、旅游和其它类型的工作和服务。


背景技术：

2.俄罗斯科学家、宇宙航天学的创始者k.e.齐奥尔科夫斯基首先为人类飞向星球创造了理论基础，他的工作描述了未来太空定殖者的生命如何继续。首先，齐奥尔科夫斯基相信，人们应该居住在近地空间，并且为了构建“以太居所”，他提出使用来自行星和小行星的材料。齐奥尔科夫斯基写道，大部分地球居民“为了追求光照和空间，在其周围形成了环形的
‘
以太居所’的移动群，类似于土星的环，仅相对较大”。如同珠子串在项链中那样，“以太居所”也将由逐渐连接在一起的单独的站构成。这些站必须在地球上建造、测试并运送到轨道，在轨道它们将最终组装[1]。
[0003]
这种技术方法的缺点是结构的多个元件的实施的特定特性和参数的不确定性、其相互作用和互连、以及“以太居所”及其居民对抗来自空间的有害作用的保护不足。
[0004]
除了齐奥尔科夫斯基、奥伯特、诺东(noorderung)的工作之外，类似建议的一个例子是“以太居所”和“bubbly型”轨道站的布局，其由著名的弹道学科学家和航天普及者a.a.斯特恩菲尔德和/或美国专家设计，其中重量500千吨的“boublik”每分钟一转，能够为其居民产生人造重力，是地球重力的大约十分之一。通过减少站大气中的氮的量，将压力降低到0.5个大气压将是可能的。假定在这样的太空城市中有多达1万人居住。其中，450千平方米将被分配用于谷物和蔬菜作物，以及所提供的宠物农场和鱼塘[2]。
[0005]
这种技术方案的缺点是其对紫外线辐射和其他类型的空间有害影响的保护较弱。
[0006]
奥尼尔自给自足的解决方案提出了用于在太空中建立人类群落的一种公知的选择方案——“太空岛”，其获得了作为“奥尼尔圆柱体”的名声，其中提供了食物繁殖的维持和自身大气的存在。最大的“岛”将具有24公里的直径和120公里的长度，这将提供18,000平方公里的潜在定居区域——瑞士地区的大约一半。这种“奥尼尔圆柱体”将完全闭合并且将旋转以确保存在与地球上的重力相似的重力。它们的旋转可以被调节以模拟一天中时间的变化[3]。
[0007]
这种技术方法的缺点是结构的多个元件的实施的特定特性和参数的不确定性、其相互作用和互连、以及“以太居所”及其居民对抗来自空间的有害作用的保护不足。
[0008]
由格奥尔基
·
波利亚科夫开发的地球的太空“项链”的概念是已知的。太空“项链”由径向定位的赤道升降机和在地球同步轨道正上方延伸的巨大的环构成，大量的空间站系泊到该巨大的环。空间“项链”环的半径略大于其地球同步轨道的半径，这确保了位置稳定性。在这种情况下，过大的离心力使“项链”伸展。该环处于接近零重力的状态，它不会经受太多应力，并且其构造比单独的太空升降机的构造容易得多。除了住宅居所，例如奥尼尔圆
柱体，在该环上还有工业、农业和能源生产的站。可以设想，这些企业的工艺过程是基于封闭的和全自动的循环[4]。
[0009]
这种技术方法的缺点是相当大的材料和财务成本，以及在所建议的相当遥远的地球同步轨道中创建这种空间居所的显著技术困难。同时，在距我们的行星如此远的地方，其磁场和大气的保护效果将不足以有效和长期主动地保护太空“项链”的居民免受各种形式的太空有害影响。
[0010]
已知一种用于在圆周行星空间中将物理体定位在其上的结构，该结构被制成环形卫星的形式，该环形卫星位于围绕所述圆周行星空间中的行星的圆形轨道中，该圆形轨道在平行于其赤道平面并通过其中心的平面中。环形卫星的半径大于行星的半径。此外，环形卫星由环形卫星的部件的自平衡重力和作用在位于行星质量体的中心的相对侧上的环的某些部件上的离心力形成[5]。
[0011]
这种技术方法的缺点在于，它不能充分地体现在所提出的技术方案中产生空间居所的可能性，并且它的设计不能提供对空间居所的居民抵抗空间的有害影响的有效保护。
[0012]
已知一种布置人造轨道环复合体的方法，该方法根据固特异飞机公司空气物理系工程师达雷尔
·
罗米克的项目开发[6]。所提出的方法包括将模块化构架块送入轨道，然后将它们组合成带有“空中城市”形式的保护壳的单个承载主体，其配备有控制和生命支持系统。这种空间居所在其规模上应该显著超过一个放在另一个上的两个帝国大厦，并且五角大楼的建筑在顶部旋转。在其结构的外部，安装观测台、雷达天线、“百叶窗”，其用于调节居所内部的温度，吸收或反射太阳能。薄的外层(陨石减震层)保护居民免受陨石的直接撞击。小的陨石从外层弹开，而大的陨石减速，从而它们不能穿透主包装罩。
[0013]
这种方法的缺点是，建造效率低，并且安装在太空的空间居所设计的可靠性低。
[0014]
由k.e.齐奥尔科夫斯基提出的原型已知用于在圆形轨道中构建人造轨道环复合体的方法——环形的“以太居所”，在土星环的图像中，由地球上分别创建、在那里测试并运送到轨道的单独的站组装的“类似项链中的珠子”，在那里它们将逐渐连接在一起并最终组装为“以太居所”[7]。
[0015]
这种方法的缺点是，当使用火箭将其块体运送到轨道时，产生空间居所的结构的性能低。
[0016]
工程师阿纳托利
·
尤尼茨基(anatoly yunetski)的科学学校是齐奥尔科夫斯基教义的合乎逻辑的延续。
[0017]
本发明基于实现以下技术目标的目的：
[0018]-确保增加对所述空间居所及其居民的保护以免受太空的有害影响；
[0019]-扩展人造轨道环复合体的技术能力。


技术实现要素：

[0020]
根据本发明目的的技术目标通过由尤尼茨基提供的呈位于在赤道平面中围绕天然宇宙体的圆形轨道中的环形卫星形式的人造轨道环复合体来实现，其包括：结构框架、公共设施和通信装置、动力单元、置于具有保护壳的环形壳体中的过渡廊道、具有被配置为与太空飞行器对接的对接单元的闸门室、住宅和研究-生产单元，所述人造轨道环复合体配备有控制、生命支持、针对空间的有害影响的主动和被动保护的系统，其中结构框架被纵向张
紧，并且环形卫星以由以下比率限定的速度v0(单位为m/sec)在围绕天然宇宙体的轨道中进行圆周运动：
[0021]
1≤v0/v
1н
≤1.01，
[0022]
其中v
1н
(单位为m/sec)表示针对在由以下比率限定的单位为m的高度н0处、连接人造轨道环复合体横截面质心的环线的位置的赤道圆形轨道的第一空间速度：
[0023]
0.02≤н0/r0≤0.5，
[0024]
其中r0(单位为m)表示赤道平面中天然宇宙体的半径。
[0025]
上述结果的实现还通过结构框架的每个横截面的质心与人造轨道环复合体的相同横截面的质心对准的事实来确保。
[0026]
上述结果是由于结构框架包含在赤道平面中环绕天然宇宙体的张紧的至少一个承载构件而实现的。
[0027]
尤尼茨基的人造轨道环复合体的其它具体的基本特征是，承载构件通过由纵向张紧的延伸元件构成的承载结构与承载构件的主体和/或与具有保护壳的环形壳体配合而形成。
[0028]
根据尤尼茨基的人造轨道环复合体的实际实现，承载结构的延伸元件可由线、和/或杆、和/或扭绞或未扭绞的绳、和/或股、条、带、索、管和其它延伸元件制成。
[0029]
优选地，结构框架被实施为在纵向方向上是导电的。
[0030]
上述结果是由于结构框架以由以下比率限定的力f0(单位为n)纵向张紧而实现的：
[0031]
1≤f0/f1≤1.01，
[0032]
其中：f1(单位为n)表示由于离心力对环形卫星结构的作用而产生的轴向力。
[0033]
本发明的主题有利地涉及以下事实：对于尤尼茨基的人造轨道环复合体，天然宇宙体由地球代表。
[0034]
因此，尤尼茨基的人造轨道环复合体的实际实现的可选变型是由至少一个纵向张紧的薄壁管构成的结构框架的实施例，所述薄壁管的内径d0(单位为m)由以下比率限定：
[0035]
1≤d0/h0≤5，
[0036]
其中：h0(单位为m)表示生活在地球上的人的平均身高。
[0037]
本发明的另一个主题是将结构框架作为电力线用于电力运输(传输)。
[0038]
通过布置根据权利要求1所述的尤尼茨基的人造轨道环复合体的方法，也确保实现设定目标，该方法包括以第一空间速度将具有承载构件的结构框架的部分、公共设施、通信装置、电力、住宅和研究-生产单元、过渡廊道运送到天然宇宙体的圆形轨道上，它们在环绕天然宇宙体的带有保护壳的环形壳体中和/或上放置和组装、测试和验证环形卫星组件的所有操作参数的性能，其特征还在于：
[0039]-在天然宇宙体的圆形轨道的赤道平面中执行环形卫星的定位，其中环形卫星被制成具有由以下比率限定的环的长度l0(单位为m)：
[0040]
1.01≤l0/l1≤1.5，
[0041]
其中：l1(单位为m)表示天然宇宙体赤道的长度；
[0042]-在安装期间，通过将环形卫星在圆形轨道中的旋转速度增大到以下比率限定的、单位为m/sec的速度v0而在结构框架的承载构件的延伸承载结构中形成纵向张紧：
[0043]
1≤v0/v
1н
≤1.01，
[0044]
其中v
1н
(单位为m/sec)表示针对在由以下比率限定的单位为m的高度н0处、连接人造轨道环复合体横截面质心的环线的位置的赤道圆形轨道的第一空间速度：
[0045]
0.02≤н0/r0≤0.5，
[0046]
其中r0(单位为m)表示赤道平面中天然宇宙体的半径。
附图说明
[0047]
本发明的本质将通过附图(图1-11)详细说明，附图示出了以下内容：
[0048]
图1-尤尼茨基的人造轨道环复合体的布局图(实施例)——从极侧的空间观察；
[0049]
图2-尤尼茨基的人造轨道环复合体的轨道的位置平面的布局图——从赤道侧的空间观察的总体视图(实施例)；
[0050]
图3-围绕天然宇宙体的指定圆形轨道上的尤尼茨基的人造轨道环复合体的布局图——从极侧的空间观察(实施例)；
[0051]
图4-环形形式的尤尼茨基的人造轨道环复合体在围绕天然宇宙体的指定圆形轨道上的布局图——具有截面的总体视图(实施例)；
[0052]
图5-在指定圆形轨道上的尤尼茨基人造轨道环复合体的总体视图的布局图——具有横截面的总体视图(实施例)；
[0053]
图6-呈弦(string)轨道结构形式的具有高速运输系统的尤尼茨基人造轨道环复合体的实施例的布局图——具有横截面的总体视图；
[0054]
图7-尤尼茨基的人造轨道环复合体与太空飞行器对接的实施例的布局图——总体视图；
[0055]
图8-尤尼茨基的人造轨道环复合体的总体视图的布局图，其由三个框架和环形壳体构成，所述三个框架和环形壳体组合成单个带——总体视图(实施例)；
[0056]
图9-环形壳体的保护壳的被动保护层的横截面的布局图；
[0057]
图10-作用在尤尼茨基的人造轨道环复合体的结构的元件上的力的分布的布局图；
[0058]
图11-环形壳体的元件的布局图，其通过波纹管彼此连接——纵向截面(实施例)。
[0059]
图中的位置：
[0060]
1-环形卫星；
[0061]
2-天然宇宙(cosmic)体；
[0062]
3-环形卫星的位置平面(天然宇宙体的赤道平面)；
[0063]
4-天然宇宙体的赤道；
[0064]
5-圆形轨道；
[0065]
6-天然宇宙体的质心；
[0066]
7-结构框架；
[0067]
8-公共设施(utilities)；
[0068]
9-通信；
[0069]
10-动力单元；
[0070]
11-过渡廊道；
[0071]
12-环形壳体；
[0072]
13-保护壳；
[0073]
14-闸门室；
[0074]
15-对接单元；
[0075]
15.1-在承载主体的外侧和/或横向侧上的对接单元；
[0076]
15.2-在承载主体的内侧上的对接单元(用于太空飞行器)；
[0077]
16-太空飞行器(实施例)；
[0078]
17-被动保护系统；
[0079]
17.1-抗陨石层；
[0080]
17.2-抗辐射层；
[0081]
17.3-绝热层；
[0082]
18-太空；
[0083]
19-住宅单元；
[0084]
20-研究-生产单元；
[0085]
21-环形壳体的集群；
[0086]
22-波纹管；
[0087]
23-承载构件；
[0088]
23.1-承载构件的延伸元件；
[0089]
23.2-承载构件的主体；
[0090]
24-高速运输系统(实施例)；
[0091]
25-高速运输系统的薄壁管(实施例)；
[0092]
м-结构框架的质心线；
[0093]
м
1-人造轨道环复合体的横截面的质心线；
[0094]
d0(单位为m)-薄壁管的内径；
[0095]
h0(单位为m)-生活在地球上的人的平均高度(图中未示出)；
[0096]v0
(单位为m/sec)-环形卫星在天然宇宙体轨道中的环绕速度；
[0097]v1н
(单位为m/sec)-用于赤道圆形轨道的第一空间速度，该赤道圆形轨道的位置的环线连接人造轨道环复合体的横截面的质心；
[0098]
r0(单位为m)-天然宇宙体的半径；
[0099]
r1(单位为m)-环形卫星的圆形轨道半径；
[0100]
н0(单位为m)-连接人造轨道环复合体横截面的质心的环线所在位置的圆形轨道的高度；
[0101]
l1(单位为m)-天然宇宙体的圆形轨道的赤道面内环形卫星的长度；
[0102]
l0(单位为m)-天然宇宙体赤道的长度；
[0103]
f0(单位为n)-结构框架的轴向张力；
[0104]
f1(单位为n)-环形卫星结构上的离心力；
[0105]fт
(单位为n)-在环形卫星的任一点作用于环形卫星的重力。
具体实施方式
[0106]
本发明的本质更详细地在于以下描述。
[0107]
本发明的尤尼茨基的人造轨道环复合体包括环形卫星1，该环形卫星在其赤道4平面3中环绕着天然宇宙体2(见图1-3)。
[0108]
因此，环形卫星1位于天然宇宙体2的圆形轨道5中，与该天然宇宙体2的赤道4平面3匹配。
[0109]
对于环形卫星1，指的是可居住空间复合体，其环绕天然宇宙体2并且配置成环形以围绕天然宇宙体2的质心6旋转(见图3和4)。
[0110]
另外，环形卫星1通过所述环形卫星1的任何部分的离心力f1(单位为n)、轴向拉伸力f0(单位为n)和重力f
т
(单位为n)而自我稳定(见图1)。
[0111]
环形卫星1包括互连的结构框架7、公共设施8和通信装置9、动力单元10和过渡廊道11，它们与保护壳13一起定位在环形壳体12中(见图5和6)。
[0112]
因此，环形卫星1的环形壳体12通过集成在其中的闸门室14配备有对接单元15(15.1和15.2)，所述对接单元被配置为与任何已知的航天器16对接，例如，尤尼茨基的普通的行星式飞行器(例如，参见图7)。
[0113]
此外，环形卫星1的环形壳体12配备有定位在其中并在其间组合的控制和生命支持系统(图中未示出)、以及针对空间18的有害影响的主动(图中未示出)和被动17保护系统、以及住宅单元19和研究生产单元20(见图7-9)。
[0114]
公共设施8、通信装置9、过渡廊道11、具有对接单元15的闸门室14的布置以及控制、生命支持、针对空间有害影响的主动和被动17保护、住宅19、研究生产20和电力10单元的联合系统，可具有现代运行空间站中使用的类似系统的任何设计和运行算法特征，以确保相关轨道问题的解决(见图5-7和9)。
[0115]
作为替代方案，作为被动式空间保护系统17，环形壳体12的保护壳13可以实施为多层的，并且包括例如防陨石层17.1、防辐射层17.2和绝热层17.3，包括带有肥沃土层的地球生物群落(参见图9)。
[0116]
所提出的复合体的控制、能量和生命支持的组合系统是互连的。因此，环形卫星1的所有所述系统沿着环形壳体12的整个长度分布，并且确保了在人造轨道环复合体的任何单独部段中的每个系统的功能。
[0117]
另外，根据设计选择，环形壳体12可由波纹管22组合的集群21制成(见图3、7、8和11)。
[0118]
具有集群21的环形壳体12的实施例减少了在环形卫星1定位在天然宇宙体2的圆形轨道5中期间在环形壳体12的结构框架7的纵向方向上提供弹性变形所需的能量消耗，并且扩展了用于制造其的材料的范围，以及增强了针对空间18的有害影响的人造轨道环复合体的各个区域的被动保护17的有效性。
[0119]
所提出的人造轨道环复合体的基本情况是，其结构包含至少一个连续构件，该连续构件是在其赤道4的平面3中环绕天然宇宙体2的其结构框架7。
[0120]
因此，结构框架7包含至少一个延伸的承载构件23(见图5和6)。
[0121]
因此，在环形卫星1的结构的实际实现的任何变型中，其结构框架7在操作状态下在环形壳体12的纵向方向上被张紧。
[0122]
因此，环形卫星1在轨道中时以超过第一空间速度的速度围绕行星旋转，并且因此环形卫星1的动态刚度和所需强度在离心力的影响下处于预应力状态。
[0123]
用于结构框架7的纵向张紧的张力通过在环形卫星1的结构框架7和环形壳体12围绕天然宇宙体2的圆形轨道5中的圆周运动期间的受控的额外速度增加以便在定位于圆形轨道5中时实现指定速度v0的值来确保。在圆周运动期间的这种额外速度增加以及圆周运动本身可以通过任何已知方法来提供，例如通过使用环形卫星1的喷气发动机(图中未示出)，或者通过由尤尼茨基提供的一般行星飞行器，其也在赤道平面中进入轨道。
[0124]
环形卫星1在天然宇宙体2的圆形轨道5中的定位是以这样的方式执行的，即，结构框架7的每个横截面的质心m与人造轨道环复合体的相同横截面的质心m1对准，同时这些质心与天然宇宙体2的质心6位于相同的平面中(参见图4)。此外，结构框架7的承载结构必须沿着环形卫星1的结构元件的质心线(或惯性中心线)通过，以便将其不利的动力学(纵向和横向振动)从运输复合体的操作中排除(尤其是在其加速和减速期间)。这确保了人造轨道环复合体的结构的完整性，并且将防止其动态破坏。
[0125]
优选实施例是，为人造轨道环复合体配备任何已知的高速运输系统24，例如基于弦式轨道结构的高速运输系统。在这种情况下，其结构应提供至少一个输送干线，例如，呈具有相应内径d0的薄壁管25的形式。这将允许专业人员进行快速交换(交流)，并且所需的货物流沿着已经在圆形轨道5中的环形卫星1的整个环形壳体12流动(见图6、9)。
[0126]
根据设计选择，承载构件23可以通过将由纵向张紧的延伸元件23.1构成的承载结构与承载构件23的主体23.2配合、和/或与具有保护壳13的环形壳体12配合、和/或与具有指定内径d0的纵向张紧的至少一个薄壁管25配合而形成。这将提高环形卫星1的各种结构元件的使用效率。
[0127]
作为承载构件23的延伸元件23.1，取决于具体的设计选择，可以使用一个和/或几个束，例如，由线和/或杆，和/或扭转-未扭转的绳、缆、带、条、索、股、管或由任何高强度材料制成的其它延伸元件(图中未示出)制成的束。
[0128]
因此，结构框架7可以在纵向方向上是导电的，这将扩展其功能。
[0129]
因此，作为本发明的另一目的，呈纵向导电元件形式的结构框架7的所述实施例可考虑将结构框架7用于一附加目的，即作为沿轨道环复合体传输电力的电力线。
[0130]
或者，尤尼茨基提出的人造轨道环复合体可包括若干(两个或更多)互连的环形壳体12。这些环形壳体12可布置在平行平面3中并组合成单个环形带，其质心与天然宇宙体2的质心6重合(见图8)。
[0131]
通过离心力确保保持环形卫星1在指定圆形轨道5中的定位的稳定性，因此，这取决于其旋转速度。
[0132]
位于围绕所述天然宇宙体2的圆形轨道5中的尤尼茨基的人造轨道环复合体的最佳工作模式是平衡状态(见图10)。为此，在操作的最佳实施例中，环形卫星1的每个元件必须具有比环形卫星1的圆形轨道5的第一宇宙速度稍高的速度v0。
[0133]
通过环形卫星1围绕天然宇宙体2以由以下比率限定的速度v0旋转，实现了在指定圆形轨道5中维持环形卫星1的平衡和稳定定位：
[0134]
1≤v0/v
1н
≤1.01，
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0135]
其中v
1н
表示针对连接人造轨道环复合体的横截面м1的质心的环线的位置的赤道
圆形轨道的第一空间速度。
[0136]
通过环形卫星1在圆形轨道5中实现满足比率(1)的特定速度v0，确保了其定位的稳定性并最小化能量成本以实现这种稳定。
[0137]
当速度v0降低超过比率(1)的下限(即，在v0/v1＜1)时，在没有特殊措施的情况下，将不允许防止环形卫星1落在天然宇宙体2上，而当其值增加超过比率(1)的上限(即，在v0/v1＞1.01)时，由于结构框架7中内部拉伸应变的临界增加及其破坏，将不允许实现安全性要求和保持人造轨道环复合体的结构完整性。
[0138]
因此，环形卫星1位于由以下比率限定的高度н0(单位为m)处：
[0139]
0.02≤н0/r0≤0.5，
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0140]
其中r0是赤道平面中天然宇宙体的半径。
[0141]
当高度н0降低超过比率(2)的下限(即，处于н0/r0＜0.02)时，将导致环形卫星1在天然宇宙体2的上部大气中(例如，地球中)强烈减速，并且需要围绕天然宇宙体2额外加速，例如，使用喷气发动机。
[0142]
高度н0的值增加超过比率(2)的上限(即，н0/r0＞5)，将导致用于在天然宇宙体2上方放置环形卫星1的过高高度，以及在天然宇宙体2和环形卫星1(其中例如可以定位在地球上生活的文明工业)之间的地理空间运输的惩罚效率。
[0143]
另外，环形卫星1的结构框架7在操作状态下通过由以下比率限定的力f0纵向张紧而形成：
[0144]
1≤f0/f1≤1.01，
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0145]
其中：f1表示作用在环形卫星1的结构上的离心力。
[0146]
基于由设计任务提供的强度要求和提供环形卫星1的环形壳体12在离心力的作用下的弹性变形的可行性，选择承载结构框架7的预张力f0的范围。
[0147]
当比率(3)的值小于为1的指定极限值时，对应于承载构件23未张紧并且环形卫星1变得不稳定时的情况，因为纵向压缩将出现在其中，这将导致其落在天然宇宙体2上。
[0148]
如果超过比率(3)的上限(等于1.01)，则不是由于离心力，而是例如由于使用强力喷气发动机，必然在环形卫星1的结构中产生轴向拉力，这在卫星的长期运行期间是不可接受的。
[0149]
另外，本发明的目的是实现与地球环境有关的人造轨道环复合体。
[0150]
如上所述，为了确保从地球沿人造轨道环复合体运送的专家和货物的重新分配，有利的是实现任何已知的高速运输系统24，例如具有相应内径d0(见图6)的薄壁管25(不必是密封的)形式的高速运输系统。在该可选实施例中，结构框架7可以制成纵向张紧的至少一个薄壁管25的形式，该薄壁管具有由以下比率限定的内径d0：
[0151]
1≤d0/h0≤5，
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0152]
其中：h0表示生活在地球上的人类的平均身高。
[0153]
由纵向张紧的、至少一个薄壁管25形成的结构框架7的实施例具有由比率(4)限定的内径d0，这归功于构造和维修人造轨道环复合体的技术的优化。
[0154]
当薄壁管25的内径d0减小超过比率(4)的下限(即，当该比率小于1)时，导致不利于专业人员的运输舒适性以及对货物运输的显著限制，特别是因为人不能竖直站立在飞行器的驾驶室中。
[0155]
当薄壁管25的内径d0增大超过比率(4)的上限(即，当该比率大于5)时，结构的材料容量和成本显著增大，同时其可制造性显著劣化。
[0156]
另外，需要薄壁管来防止外来物体进入轨道高速飞行器的轨迹，例如，工具(扳手、螺丝刀等)、部件(螺栓、螺母等)，如果例如地球工业的空间部件位于环形卫星1中，则这些部件将在轨道中是丰富的。
[0157]
通过实现人造轨道环复合体的方法(其布置对应于环形卫星1的上述设计，并且其定位在天然宇宙体2的圆形轨道5中)，也确保了设定目标的实现。
[0158]
这种方法包括以第一空间速度将具有承载构件23的结构框架7的部分、公共设施8、通信装置9、电力10、住宅单元19和研究-生产单元20、过渡廊道11运送到天然宇宙体2的圆形轨道5上，并且将它们布置和组装在具有保护壳13的环形壳体12中和/或上。
[0159]
因此，所有操作参数的测试和验证性能都在环形卫星1组件的布置上执行。
[0160]
实现该方法的基本条件是，在安装期间，通过将环形卫星1在圆形轨道5中的旋转速度增加到速度v0(单位为m/sec)，而在结构框架7的承载构件23的延伸承载结构中形成纵向张紧，该速度v0由以下比率限定：
[0161]
1≤v0/v1≤1.01，
[0162]
其中v
1н
表示针对在由以下比率限定的н0(单位为m)的高度处、连接人造轨道环复合体的横截面的质心的环线的位置的赤道圆形轨道的第一空间速度：
[0163]
0.02≤н0/r0≤0.5，
[0164]
其中r0(单位为m)表示赤道平面中天然宇宙体的半径。
[0165]
因此，环形卫星1被制成具有由以下比率限定的环长度l0(单位为m)：
[0166]
1.01≤l0/l1≤1.5，
ꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0167]
其中：l1(单位为m)表示天然宇宙体赤道的长度。
[0168]
将环形卫星1的环长度l0减小超过比率(5)的下限，即l0/l1＜1.01，将导致环形卫星1将被放置在过低的高度处，并且将需要不断地调整其轨道以防止其落在天然宇宙体2上。
[0169]
增加环形卫星1的环长度l0超过比率(5)的上限，即l0/l1＞1.5，将导致环形卫星1将放置在天然宇宙体2上方太高的位置，这将不利于它们之间和天然宇宙体2之间的地理运输的组织工作。
[0170]
因此，环形卫星1在环绕天然宇宙体2的圆形轨道5中的定位在其赤道平面3中进行。
[0171]
工业适用性
[0172]
根据所要求保护的方法实现尤尼茨基的人造轨道环复合体可以以如下方式进行。
[0173]
一种形成人造轨道环复合体的替代方式是，通过普通航天器(火箭)将环形卫星1的组装元件和部件相继地运送到天然宇宙体2的圆形轨道5，并随后将它们组装成单个复合体。由分离的部件组装空间轨道中的物体是已知的(例如，mir空间站和国际空间站)。
[0174]
所要求保护的复合体的最佳实施例是在天然宇宙体2上预制、组装和调试环形卫星1的整个结构，随后将其运送和定位在预期的圆形轨道中。
[0175]
为此，在组装阶段，结构框架7和环形壳体12的各部分被组合成环形卫星1，其配备有由设计方案提供的保护壳13，以及包括控制和生命支持系统的所有系统。进一步测试、验
证和调试组装的复合体的所有操作参数的可操作性，并且例如通过沿环形卫星1的环形外壳12的周边均匀分布的大量空间火箭的组合的同时作用，执行环形卫星1在天然宇宙体2的圆形轨道5中的定位。
[0176]
将环形卫星1定位在天然宇宙体2的圆形轨道5中的过程最方便地按以下顺序执行：
[0177]-在天然宇宙体2上，环形卫星1的结构框架7沿着赤道4组装，在其上，环形卫星的环形外壳12与保护壳13和所有其它结构元件固定；
[0178]-执行组装的环形卫星1的所有操作参数的可操作性的测试和验证；
[0179]-通过使用由尤尼茨基提出的已知的普通行星运输系统，紧固在所述系统上的环形卫星1的组装和测试结构以第一空间速度v
1н
升高到н0的高度，即升高到位于其赤道4平面3中的天然宇宙体2的圆形轨道5；
[0180]-然后，借助于尤尼茨基的所述普通行星运输系统，环形卫星1进一步在圆形轨道5中旋转至超过第一空间速度v
1н
的由比率(1)限定的量的预期设计速度v0；
[0181]-在指定的圆形轨道5处，环形卫星1从普通行星运输系统脱离对接。
[0182]
在环形卫星1被运送到指定的圆形轨道之后，人和货物沿着它们在人造轨道环复合体上的优先位置的区域被重新部署。通过交通干线提供这种运动是有利的，交通干线实施为安装在环形壳体12上的任何已知的高速运输系统24，并且例如以基于上述具有相应内径d0的薄壁管25的弦式运输轨道结构的形式制成。
[0183]
使用普通的行星飞行器可分阶段地进行轨道环复合体在轨道内的安装：
[0184]-仅将在普通的行星飞行器的负载能力内(高达10百万吨/飞)称重的环复合体的结构框架7(承载结构)运送到圆形轨道5；
[0185]-将环复合体的其余元件运送到圆形轨道5上，并且在零重力条件下在圆形轨道5上将它们安装在结构框架7(承载结构)上，因为环形卫星1将具有第一空间速度；
[0186]-环复合体加速到超过第一空间速度例如0.000001v
1н
的值的速度。
[0187]
类似于在地球轨道中的尤尼茨基的人造轨道环复合体的实施例所描述的例子，其实施例可以在例如火星轨道中，或在另一行星轨道中，或在例如月球的行星卫星轨道中，或在其它巨大的天然宇宙体的轨道中，对于这些轨道，上述实施原理将完全和完全公平。
[0188]
虽然所述技术方案描述了该结构的优选实施例，但是很明显，本发明不限于此，并且可以使用在本发明的基本特征的特定组合的范围内的其它已知结构元件来实现。
[0189]
信息源
[0190]
1.齐奥尔科夫斯基k.e.“超越地球”，苏联科学院，莫斯科，1958年。
[0191]
2.互联网页面；https://military.wikireading.ru/53640，2020年2月19日。
[0192]
3.杰拉德
·k·
奥尼尔(gerard k.o'neill)，《高边疆：太空中的人类殖民地》(the high frontier：human colonies in space，1976)。
[0193]
4.互联网页面：
[0194]
http://www.xliby.ru/istorija/bitva_za_zvezdy_2_kosmicheskoe_protiv ostojanie_chast_ii/p7.php，2020年2月19日。
[0195]
5.专利ru 2463220，ipc b64g 1/16，公开日2012年10月10日。(原型)。
[0196]
6.互联网页面：https://magnus-z.livejournal.com/95889.html2020年2月19
日。
[0197]
7.齐奥尔科夫斯基k.e.“超越地球”，来自苏联科学院，莫斯科，1958年(原型)。

技术特征：
1.人造轨道环复合体，所述人造轨道环复合体以环形卫星的形式制成并位于圆形轨道中，所述圆形轨道在赤道平面中围绕天然宇宙体，所述人造轨道环复合体包括：结构框架、公共设施和通信装置、动力单元、位于具有保护壳的环形壳体中的过渡廊道、具有被配置为与太空飞行器对接的对接单元的闸门室、住宅和研究-生产单元，所述人造轨道环复合体配备有控制、生命支持、针对空间的有害影响的主动和被动保护的系统，其中所述结构框架被纵向张紧，环形卫星以由以下比率限定的单位为m/sec的速度v0在围绕天然宇宙体的轨道中进行圆周运动：1≤v0/v
1н
≤1.01，其中v
1н
的单位为m/sec，表示针对在由以下比率限定的单位为m的高度н0处、连接人造轨道环复合体的横截面质心的环线的位置的赤道圆形轨道的第一空间速度：0.02≤н0/r0≤0.5，其中r0的单位为m，表示天然宇宙体在赤道平面中的半径。2.根据权利要求1所述的人造轨道环复合体，其特征在于，所述结构框架的每个横截面的质心与所述人造轨道环复合体的相同横截面的质心对准。3.根据权利要求1和2所述的人造轨道环复合体，其特征在于，所述结构框架包含至少一个张紧的承载构件，所述承载构件在所述赤道平面中环绕天然宇宙体。4.根据权利要求1-3所述的人造轨道环复合体，其特征在于，所述承载构件通过由纵向张紧的延伸元件构成的承载结构与所述承载构件的主体和/或与具有保护壳的环形壳体配合而形成。5.根据权利要求1-4所述的人造轨道环复合体，其特征在于，所述承载结构的延伸元件由线、和/或杆、和/或扭绞的或未扭绞的绳、和/或股、索、带、条、管和其他延伸元件制成。6.根据权利要求1-5所述的人造轨道环复合体，其特征在于，所述结构框架被制成导电的。7.根据权利要求1至6中任一项所述的人造轨道环复合体，其特征在于，所述结构框架以由以下比率限定的单位为n的力f0纵向地张紧：1≤f0/f1≤1.01，其中：f1的单位为n，表示由于离心力对环形卫星结构的作用而产生的轴向力。8.根据权利要求1-7所述的人造轨道环复合体，其特征在于，所述天然宇宙体由地球代表。9.根据权利要求1-8所述的人造轨道环复合体，其特征在于，所述结构框架由至少一个纵向张紧的薄壁管制成，所述薄壁管的单位为m的内径d0由以下比率限定：1≤d0/h0≤5，其中：h0的单位为m，表示生活在地球上的人的平均身高。10.根据权利要求1-9所述的结构框架作为电力线用于电力运输的用途。11.实现根据权利要求1所述的人造轨道环复合体的方法，包括：以第一空间速度将具有承载构件的结构框架的部件、公共设施、通信装置、电力、住宅和研究-生产单元、过渡廊道运送到天然宇宙体的环形轨道上；在环绕天然宇宙体的具有保护壳的环形壳体中和/或上对其进行布置和组装；测试和验证环形卫星组件的所有操作参数的性能，其特征在于：
‑
在天然宇宙体的圆形轨道的赤道平面中执行环形卫星的定位，其中，所述环形卫星被制成具有由以下比率限定的单位为m的环长度l0：1.01≤l0/l1≤1.5，其中：l1的单位为m，表示天然宇宙体的赤道的长度；-在安装期间，通过将环形卫星在圆形轨道中的旋转速度增大到由以下比率限定的单位为m/sec的速度v0而在所述结构框架的承载构件的延伸承载结构中形成纵向张紧：1≤v0/v
1н
≤1.01，其中v
1н
的单位为m/sec，表示针对在由以下比率限定的单位为m的高度н0处、连接人造轨道环复合体的横截面质心的环线的位置的赤道圆形轨道的第一空间速度：0.02≤н0/r0≤0.5，其中r0的单位为m，表示天然宇宙体在赤道平面中的半径。

技术总结
人造轨道环系统(AORS)配置为环形卫星(1)，其位于围绕赤道(4)的平面(3)中的自然天体(2)的高度H0的圆形轨道(5)。该系统包括支撑框架(7)、公用事业网络(8)、通信线路(9)、动力单元(10)、位于具有保护壳(13)的环形外壳(12)中的连接通道(11)、具有连接到空间运输工具(16)的对接装置(15)的气闸室(14)、生活单元(19)和研究/生产单元(20)。这些单元配备控制和生命支持系统、主动和被动保护系统(17)，防止有害的空间现象。支撑框架(7)是纵向细长的，环形卫星(1)以如下比率限定的速度V0沿着轨道(5)行进：1≤V0/V


技术研发人员：阿纳托利
受保护的技术使用者：阿纳托利
技术研发日：2021.08.09
技术公布日：2023/6/27